JPH01181794A

JPH01181794A - 木材の徴生物による糖化法

Info

Publication number: JPH01181794A
Application number: JP377788A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Sato; 啓佐藤; Morio Mimura; 三村　精男; Yoshimasa Takahara; 高原　義昌
Original assignee: MOKUZAI SEIBUN SOGO RIYOU GIJUTSU KENKYU KUMIAI
Current assignee: MOKUZAI SEIBUN SOGO RIYOU GIJUTSU KENKYU KUMIAI
Priority date: 1988-01-13
Filing date: 1988-01-13
Publication date: 1989-07-19

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、木質材料の糖化方法に関するものである。更
に詳細には、本発明は、糖化に使用する木粉を利用して
セルラーゼ生産菌の培養を行い、培養液をそのま＼また
は菌体を分離した後の培養液を木粉の糖化に利用する方
法に関するものである。

本発明は、特に木材糖化に必要な酵素生産と糖化を組み
合わせたものであり、そして、リグニン除去等の前処理
を行うことなく、直接木粉を糖化できるものであり、木
材糖化の技術分野において重要な役割を有するものであ
る。

（技術的背景）化石資源の涸渇に伴い、代替資源の利用技術開発が進め
られているが、その中でも再生可能なバイオマスの利用
開発が注目されている。木材は最も多量に存在するバイ
オ資源であり、その構成成分の約７０％はセルロース、
ヘミセルロースからなる多糖であり、約２０〜３０％は
リグニンである。この木材中に約７０％存在する多糖は
分解して、グルコース等を含む粘液とすることができる
。

木材中のセルロース、ヘミセロース等多糖の酵素による
分解法は、化学的分解法に比べて温和な条件で行うこと
ができ、また複雑な装置を必要としないなどの利点があ
るが、酵素のコストが現状では高いことに難点があり、
酵素のコストを下げることが目下の急務となっている。

（従来技術）従来、セルラーゼはＴｒｉｃｈｏｄｅｒｍａ　ｒｅｅｓ
ｅｉやＡｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ　ｎｉｇｅｒの液体培養
あるいは固体培養によって生産される酵素であるが、一
般には培地中にセルロースが必須となっている。その１
例をあげるとセルロース１０〜５０ｇ／　ｆｉ、硫酸ア
ンモニウム１．４〜１１．５、リン酸１カリウム２．０
〜３．６、硫酸マグネシウム０．１５〜０．３、塩化カ
ルシウム・２Ｈ２００，４〜０．７９、尿素０．３〜０
．５７、　ペプトン１．０〜２．９、ツイーン８００．
２、微量元素（Ｆｅ＝、Ｍｎ、　Ｃｏ、　Ｚｎなど）の
培地組成となる（セルラーゼ、村尾沢夫、荒井基夫、阪
本禮一部著、講談社１９８７）、　　実験室ではセルロ
ースにセルロース粉末やアビセルなどが用いられるが、
これらｔｆ高価である。実際の工業的生産においては、
酵素のコストを下げるため、たとえば、稲わらなどのセ
ルロース資源を利用する方法が試みられているが、苛性
ソーダなどを用いる化学的前処理を必要としていた。

（発明が解決しようとする問題点）培地に添加するセルロースとしてセルロース粉末やアビ
セルを使用すると、かなり高活性の酵素液が生産される
が、セルロース粉末やアビセルは高価なものであり、こ
れにともなってセルラーゼの販売価格もかなり高価とな
るので、より安価に利用できるセルロース源が要望され
、また、木材を直接糖化できる強力なセルラーゼが必要
とされていたのである。

（問題点を解決するための手段）本発明者らは、安価なセルロース源を求め、また、強力
なセルラーゼを求めて鋭意研究したところ、広葉樹ブナ
、シラカバなど、針葉樹スギ、マツなどの木材を、ボー
ルミル、ローラミルなどにより１００μｍ以下に微粉砕
したものであれば、セルロース源としてきわめて有用で
あることを見出し、また、１００μｍ以下に微粉砕した
木粉を用いて製造したセルラーゼは木粉を直接糖化する
のに好適な酵素となることも分った。

本発明は、木材を１００μｍ以下に微粉砕した木粉を含
有する培地にセルラーゼ生産菌を接種し、培養し、得ら
れた培養液もしくはその処理物を用いて、微粉砕した木
粉を、リグニン除去等の前処理を行うことなく、直接糖
化を行うことを特徴とする木材の糖化方法である。

本発明では、１００μｍ以下に微粉砕した木粉を用いて
いるが、１００μｍを超える大きな粒子の木粉ではセル
ラーゼ生産菌による利用性が悪くなり、セルラーゼの生
産量は低減し、実用性に乏しくなる。

また、本発明では、従来セルラーゼ生産用培地に添加さ
れていた高価なＮ源の代りに安価なコーンスチープリカ
ーを使用し、より安価なセルラーゼを提供することに成
功した。

セルラーゼ生産菌としてはトリコデルマ・リーセイ（Ｔ
ｒｉｃｈｏｄｅｒ＋ａａ　ｒｅｅｓｅｉ）０Ｍ９４１４
　（ＡＴＣＣ２６９２１）、アクレモニウム・セルロリ
ティカス（Ａｃｒｅ扉。ｎｉｕｍｃｅｌｌｕｌｏｌｙｔ
ｉｃｕｓ）ＦＥＲＭ　Ｐ−６８６７などがあげられる。

微粉砕する木粉としては、ブナ、シラカバなどの広葉樹
や、スギ、マツなどの針葉樹を、ボールミルやローラミ
ルなどにより、１００μｌ以下に微粉砕して用いられる
。

使用する培地は、１００μｍ以下に微粉砕した木粉１〜
１０％、有機栄養源として、Ｃ３Ｌ　（コーンステイー
プリカー）、ペプトン、酵母エキス、肉エキス１〜０．
１％、窒素源には硝酸塩、アンモニウム塩、尿素、およ
び少量の金属塩を含むものであり、２０〜４０℃で、２
〜１５日間程度、好気的に培養する。

セルラーゼは菌体外に生産される酵素であるので、培養
液をそのまま使用してもよいし、あるいは遠心分離など
の処理をして使用してもよい。

得られた培養液もしくはその処理物は、糖化しようとす
る木粉に加えて、３０〜６０℃の温度で、ＰＨ４〜５．
５の範囲で糖化反応を行わせる。

本発明の方法により、粗精製した酵素あるいは濃縮した
酵素液を使用するより、はるかに安価に木材の糖化液が
得られるものである。

次に本発明の実施例を示すが、実施例で用いたＣ１活性
、Ｃｘ活性及びグルコース変換率の各測定法については
次の通りである。

Ｃ１活性の測定法：　０．１Ｍ酢酸緩衝液（ｐＨ４，５
）　８　ｍＱにアビセル２００ｍｇを入れ、培養後の上
澄液１ｄを加え、５０℃で反応を行った。反応終了後Ｉ
Ｎ水酸化ナトリウム液１１１Ｑを加えた後、生成するグ
ルコースをグルコース電極により測定した。１分間に１
μｍｏｌｅのグルコースを生成する酵素量を１単位とし
た。

Ｃ，ｘ活性の測定法：　０．１Ｍ酢酸緩衝液（ＰＨ４，
５）に溶解させた１％ＣＭＣ（カルボキシメチルセルロ
ース）溶液０．５ｗｒＱに、適量の酵素液を加え、０．
１Ｍ酢酸緩衝液（ＰＨ４，５）で全量を１　、０ｎ（ｌ
とし、５０℃で反応を行った。そして生成するグルコー
スをグルコース電極により測定した。１分間に１μｍｏ
ｌｅのグルコースを生成する酵素量を１単位とした。

グルコース変換率の測定法二糖化液を適当に稀釈して、
生成するグルコースをグルコース電極により測定した。

グルコース変換率の計算は、スギ木粉（絶乾重量換算）
を全部加水分解したときに得られるグルコースを１００
として、％で示した。

実施例１スギ木粉（平均粒子径３５μｍ）２％、バタトペプトン
１％、硝酸カリウム０．６％、尿素０．２％、塩化カリ
ウム０．１６％、硫酸マグネシウム０．１２％、リン酸
１カリウム１．２％、硫酸亜鉛ｌＸｌ０−３％、硫酸マ
ンガンｌＸｌ０−３％、硫酸銅ｌＸｌ０−３％を含む培
地（ｐＨ４，０）７０＋ｉＱを、５００＋ａＱ容量のフ
ラスコに入れ、常法により殺菌した後、アクレモニウム
・セルロリティカスＦＥＲＭ　Ｐ−６８６７を接種し、
３３℃で１日間培養した。

培養後、遠心分離を行った。得られた液の０１活性とＣ
ｘ活性は、それぞれ１．６ｕ／ｍｆｌ培地と２７．２ｕ
／ｄ培地となった。この液２５ｍ１ｉｉを、スギ木粉（
平均粒子径３５μｍ）２．５ｇ（絶乾重量）に加え、Ｐ
）ｌを４．５にした後、５０℃で２４時間糖化反応を行
い、木粉のグルコース変換率を測定したところ、その値
は８５．４％であった。

実施例２スギ本粉（平均粒子径３５μｍ）４％、コーンステイー
プリカー０．５％、硝酸カリウム０．６％、尿素０．２
％、塩化カリウム０．１６％、硫酸マグネシウム０．１
２％、リン酸１カリウム１．２％、硫酸亜鉛１×１０−
３％、硫酸マンガンｌＸｌ０−３％、硫酸銅１×１０−
３％を含む培地（ｐＨ４，０）７０ｍＩｌを、５００社
容量のフラスコに入れ、常法により殺菌した後、アクレ
モニウム・セルロリティカスＦＥＲＮ　Ｐ−６８６７を
接種し、３３℃で７日間培養した。

培養後、遠心分離を行った。得られた液の０１活性とＣ
ｘ活性は、それぞれ１．４ｕ／ｍｕ培地と１７．Ｏｕ／
ｌＱ培地となった。この液２５＠Ｑを、スギ木材（平均
粒子径３５μｍ）２．５ｇ（絶乾重量）に加え、ＰＨを
４．５にした後、５０℃で２４時間糖化反応を行い、木
粉のグルコース変換率を測定したところ、その値は８２
．５％であった。

実施例３スギ木粉（平均粒子径９５μｍ）１０％、コーンステイ
ープリカー０．５％、硝酸カリウム０．６％、尿素０．
２％、塩化カリウム０．１６％、硫酸マグネシウム０．
１２％、リン酸１カリウム１．２％、硫酸亜鉛１ｘ１０
−３％、硫酸マンガン１ｘｉｏ−３％、硫酸銅１ｘ１０
″″ａ％を含む培地（ｐＨ４、０）　７０ｍＲを、５０
〇−容量のフラスコに入れ、常法により殺菌した後、ア
クレモニウム・セルロリティカスＦＥＲＭ　Ｐ−６８６
７を接種し、３３℃で７日間培養した。

培養後、遠心分離を行った。得られた液のＣ１活性とＣ
，ｘ活性は、それぞれ０．９４ｕ／＋ａＱ培地と、１３
．５ｕ／ｒｎＱ培地となった。この液２５ｍＱを、　ス
ギ木粉（平均粒子径３５μｍ）２．５ｇ（絶乾重量）に
加え、ＰＨを４．５にした後、５０℃′ｔ？２４時間着
化反応を行い、木粉のグルコース変換率を測定したとこ
ろ、その値は８０．２％であった。

実施例４ブナ木粉（平均粒子径３５μ＋１）１％、バクトペプト
ン１％、硝酸カリウム０．６％、尿素０．２％、塩化カ
リウム０．１６％、硫酸マグネシウム０．１２％、リン
酸１カリウム１．２％、硫酸亜鉛ｌＸｌ０−”％、硫酸
マンガンＩＸＩＰ’％、硫酸銅ｌＸｌ０−３％を含む培
地（ＰＨ４，０）７０−を、５００ｍｆｉ容量のフラス
コに入れ、常法により殺菌した後、アクレモニウム・セ
ルロリティカスＦＥＲＭ　Ｐ−６８６７を接種し、３３
℃で７日間培養した。

培養後、遠心分離を行った。得られた液の０１活性とＣ
，活性は、それぞれ１．８ｕ／ｍｆｆ１培地と２９．７
ｕ／ｍＱ培地となった。この液２５ｔＱを、スギ木粉（
ブナ木粉平均粒子径３５μｍ）２．５ｇ（絶乾重量）に
加え、ｐＨを４．５にした後、５０℃で２４時間糖化反
応を行い、木粉のグルコース変換率を測定したところ、
その値は８６．２％であった。

実施例５ブナ木粉（平均粒子径６５μｍ）８％、コーンステイー
プリカー０．５％、硝酸カリウム０．６％、尿素０．２
％、塩化カリウム０．１６％、硫酸マグネシウム０．１
２％、リン酸１カリウム１．２％、硫酸亜鉛ｌＸｌ０−
３％、硫酸マンガンｌＸｌ０−”％、硫酸銅ｌＸｌ０−
”％を含む培地（ｐＨ４，０）７０ｍ！を５００ｍｆｆ
１容量のフラスコに入れ、常法により殺菌した後、アク
レモニウム・セルＣリティカスＦＥＲＭ　Ｐ−６８６７
を接種し、３３℃で７日間培養した。

培養後、遠心分離を行った。得られた液の０１活性とＣ
ｘ活性は、それぞれ０．８５ｕ／−培地と１１　、５ｕ
／ｍｆｌとなった。この液２５ｍ　Ｑを、ブナ木粉（平
均粒子径６５μｍ）２．５（絶乾重量）に加え、ｐＨを
４．５にした後、５０℃で２４時間糖化反応を行い、木
粉のグルコース変換率を測定したところ、その値は７６
．５％であった。

代理人　弁理士　戸　１）親　男

Claims

【特許請求の範囲】

（１）木材を１００μｍ以下に微粉砕した木粉を含有す
る培地にセルラーゼ生産菌を接種し、培養し、得られた
培養液もしくはその処理物を用いて、微粉砕した木粉を
、リグニン除去等の前処理を行うことなく、直接糖化を
行うことを特徴とする木材の糖化方法。